100MeV强流质子回旋加速器主真空室辐射剂量的数值研究

中国原子能科学研究院正在设计研究的100MeV强流质子回旋加速器中真空室内的残余气体和磁场中的洛仑兹剥离将导致部分负氢离子束流损失，并在真空室内产生辐射剂量。本工作采用蒙特卡罗方法模拟计算该加速器运行时真空室外壁上沿圆周方向的辐射剂量分布，计算得出其最大值约为143Sv/h。同时，研究了在加速器停机后真空室内部的剩余辐射剂量场分布及其随时间的衰减规律。      

100 MeV强流回旋加速器中残留气体引起的束流损失研究

在回旋加速器加速负氢离子的过程中,由于磁场的洛伦兹力剥离以及真空条件引起的束流损失,是制约加速器最终束流强度的关键因素。束流损失除了导致引出流强降低外,在强流情况下更严重的是加速器内部放射性剂量的增加,给机器的运行维修带来困难,同时,损失的束流轰击加速器内部的某些部件,将导致机器的稳定运行问题。对回旋加速器中残留气体引起的束流损失的机理研究,在理论上解决强流负氢回旋加速器中残留气体引起的束流损失问题,从而对回旋加速器的真     

合肥国家同步辐射实验室电子储存环束流损失监测系统中的几个物理问题

电子储存环中损失的束流电子，在撞击真空室壁时，引起“电子-γ-电子”簇射，在撞击点的下游，真空室的外表面形成次级电子（shower电子）的分布。通过探测这些shower电子，可以知道上游某处的束流损失状况。“合肥国家同步辐射实验室加速器二期工程”中的电子储存环束流损失监测系统，就是利用这个原理。在分析了原有加速器束流损失监测系统的缺陷并对国际上各大型加速器进行了调研的基础上，对该系统中的探测器选型、探测器安装位置的选择以及系统的整体结构等物理问题作了阐述。     

CYCIAE-100引出束流色散效应的研究

CYCIAE-100是一台紧凑式回旋加速器，加速负氢粒子束，引出方式为双向剥离引出。在回旋加速器内部的加速平衡轨道上，由于磁场的对称性，束流是消色差的。加速的H^-束流经过剥离膜剥离转换成质子后，将沿着引出轨道而被引出。由于磁场的非对称性和边缘场的存在，将会给引出的质子束流引入色散，造成水平的横向发射度增长。     

大型工业电子束脱硫脱硝装置辐射等效剂量场模拟与系统参数优化

为优化大型工业电子束脱硫脱硝装置和配套大功率电子加速器工程参数,应用Geant4模拟分析了不同出射能量的单能电子束在烟气中的径迹和偏转后电子束在烟气中的等效剂量场。计算得到1.75 MeV电子束更符合1 000 MWe级火电机组烟气系统工程设计需要,计算结果将为工业化设计提供参考。     

Nuclear Physics：Nature of Chiral Candidate Bands in ^134Pr

1双层密封 由于要经常开启主磁铁维修加速器内部设备，100MeV回旋加速器主真空室端头主密封只能采用橡胶密封而不能采用一次性的金属密封结构。一般情况下，单层O圈密封对较低的获得是最简单而常用的选择，特殊情况下也可采用双层密封。     

一台2.2MeV电子辐照加速器的防护门设计

本文简要介绍了一台电子能量为２．２ＭｅＶ，束流强度为２５ｍＡ的电子辐照加速器的辐射防护设计。其主要内容是防护门设计中考虑的原则和计算方法。最后给出的计算结果是：辐照室防护门为１２ｃｍ铁；加速器室防护门算了几个结果，供加速器人员根据束流损失情况进行选择。     

用于测量高强度脉冲中子及γ射线剂量的真空室

本文报告了用于测量高强度脉冲中子及γ射线剂量的真空室探测器和直读真空室剂量计的研制。两种真空室在γ、Ｘ射线、１４ＭｅＶ中子、稳态和脉冲核反应堆中子、γ射线混合场上实验表明，其主要剂量学性能基本上达到设计要求。真空室剂量计在１０￣４Ｇｙ／ｓ下无剂量率依赖性，含氢材料壁真空室的快中子、γ射线灵敏度比近１：１，铝壁真空室受１０￣６Ｇｙ（￣（６０）ＣＯ）照射，其性能几乎没有变化。     

100MeV强流质子回旋加速器中心区轴向接收度的三种计算方法及比较

中心区的设计中束流发射度的匹配非常重要，因束流匹配将直接影响其在机器内加速过程中的损失情况及引出束流的品质。加速器中心区的聚焦与相位相关，即依赖于相位。因此，要求束流在加速器内的轴向包络最小化的初始发射度是相位的函数。计算中心区的接收度为轴向注入线和偏转板的设计提供匹配条件。对CYCIAE-100回旋加速器的中心区进行轴向接收度的计算研究，分别采用数值和半解析的方法，并对这三种方法进行比较。     

医用重离子加速器薄壁真空室研制

中国科学院近代物理研究所研制的医用重离子加速器装置是我国第1台拥有自主知识产权的医用重离子加速器,其高频脉冲二极磁铁使用RAMPING工作模式且磁场上升速率为1.6 T/s,所以安装在高频脉冲磁铁内的真空室采用一种薄壁加筋结构不锈钢真空室以减少涡流对离子束稳定性的影响。然而由于薄壁加筋不锈钢真空室占用磁铁气隙尺寸偏大,不仅造成了磁铁造价成本偏高,更是提高了运维成本。基于以上原因,本文提出陶瓷内衬薄壁（0.3 mm）真空室,并研制了原理样机。测试结果表明：样机真空度进入了10^-10 Pa量级范围,并可有效减小磁铁气隙,是未来加速器薄壁真空室的发展方向。     

EAST等离子体放电涡流计算

在托卡马克放电中,由极向场线圈、等离子体电流在真空室上感应产生的涡流对等离子体放电有重要影响,由此感应产生的涡流会反过来在等离子体区域、极向场线圈中产生感应电流,因此,有必要对涡流分布进行准确计算,以实现对等离子体放电的反馈控制。本文将真空室划分为40个单匝环,利用高速CCD图像采集系统获得等离子体放电图像,并通过图像处理获得等离子位置,运用最小二乘法对真空室涡流分布进行计算。将计算结果与EAST放电实验测量数据进行比较,获得了较理想的结果。     

HI—13串列加速器大厅辐射剂量实验研究

本文报道了对ＨＩ－１３串列加速器大厅内辐射剂量进行了实验研究获得的一些结果，确定了供束时沿束流输运线主要辐射源的分布，给出了加速器大厅辐射产生的特点和规律；建立了加速质子、氘核等较轻粒子辐射水平较高时加速器大厅辐射场分布的计算模式，此外还介绍了对剩余射场的监测结果。     

ADS散裂靶件内部自由界面形态的数值模型分析

加速器驱动的次临界系统（ADS）内部的散裂靶件通过加速器装置耦合次临界堆芯。无窗靶件的设计需保证自由界面有着稳定且理想的形状，以避免液态重金属局部过热。为研究无窗靶件内部自由界面的形态，本工作基于开源CFD计算平台OpenFOAM，使用VOF（volumeoffluid）方法追踪自由界面，对无窗靶件内部自由界面的形态和特性进行数值模拟，并将结果与商用软件FLUENT计算结果和实验结果进行对比。同时比较多种湍流模型对计算的影响，推荐出较合适的湍流模型。     

医用回旋加速器内部负氢离子源实验

医用回旋加速器使用内部负氢离子源,可简化整机结构,节省造价。回旋加速器工程组基于负PIG离子源的工作原理和现有的实验条件,研制了1台内部负氢离子源,并进行了出束实验,在实验条件受到各种限制的情况下,引出的束流达到了160 μA。     

强流负氢离子源发射度测量仪研制

在加速器技术研究中,束流发射度是反映束流品质的重要物理参数,也是加速器和束流传输线设计的重要依据。100 MeV回旋加速器采用18 mA强流负氢离子源来产生负氢束,为了准确测量离子源的发射度,研制了一台强流负氢离子源发射度测量仪,介绍了其基本原理、机械设计和实验结果,得到了离子源的发射度信息,为100 MeV回旋加速器的设计提供了发射度参数。     

上海质子治疗装置同步环真空布局及真空室设计

同步环是上海质子治疗装置的主要加速器,其周长为24.6m。环上各系统器件分布密集,机械安装空间紧张,动态真空度要优于1.33×10~(-6) Pa。在此前提下,真空器件布局和真空室结构要利于束流的均匀性、稳定性,并确保机械安装顺利以及将来运行维护便利。针对同步环物理布局紧凑的特点,真空布局上真空室尽量采用焊接连接,在满足要求的前提下尽量减少真空器件数量。二极铁(BM铁)区段真空室采用矩形截面结构,四极铁(QD铁、QF铁)区段真空室采用圆管结构,相邻的矩形真空室和圆管真空室用过渡片焊接成一整体;束流引出区段真空室采用变截面岔口结构。设计结果表明,真空布局和真空室结构均满足束流的运行要求。     

两种不同金属材料的过渡法兰对束流线真空度影响的研究

正100 MeV强流质子回旋加速器束流线上的真空度好坏直接影响束流品质与传输效率。由于100MeV强流质子回旋加速器束流线原有的分子泵经常出现故障,需要更换维修,在更换新的分子泵期间,发现原有的安装位置无法安装新的分子泵,需增加过渡法兰方便安装新分子泵。过渡法兰起到连接束流线真空室与分子泵的作用,因此过渡法兰需具有承载分子泵和分子泵振动载荷的能力;同时,过渡法兰临近束流传输管道,由于束流传输的过程中会损失,为了减少材料活化后的残余剂量,应尽量采用不易活化的材料。     

ERL-FEL损失源项的FLUKA整体建模及验证

中国科学院高能物理研究所提出了ERL-FEL(Energy recovery linac-Free electron laser)"一机两用"的概念,通过同一直线加速器将能量回收加速器(Energy recovery linac,ERL)和自由电子激光(Free electron laser,FEL)结合到一起。本文讨论ERL-FEL两用实验装置主体屏蔽设计中,利用离散抽样的方法实现多个损失源项的整合,在同一FLUKA用户程序中实现多源抽样,并将蒙特卡罗计算结果与各源项独立处理的累积结果进行对比。计算表明,两者的结果吻合较好。基于束流损失源项整体建模的方法适用于其他小型直线加速器的整体屏蔽计算,可方便在其他装置上扩展应用。     

230 MeV超导回旋加速器引出静电偏转板实验装置水冷管设计与焊接

正230 MeV超导回旋加速器引出静电偏转板主要是由切割板和负高压电极组成,两者之间产生均匀度非常高的电场,使得粒子迅速偏离边缘场被引出。考虑到切割板入口处束流损失较为明显,因此设计过程采用高熔点的钽金属材料,但是钽的导热性较差,机械设计考虑利用切割板压板结构实现水冷降温。其加工难点在于水冷管与压板结构之间的焊接,焊接部件均为异性,且焊接后不可加工。切割板采用0.3mm钽片,并在其入口处进行抛光达到0.1mm的设计要求,其压板结构第一要     

用数值模拟方法分析同轴线测量阻抗的有效性

用同轴线方法测量加速器真空室元件的纵向和横向耦合阻抗是目前加速器实验室通常采用的标准方法，该方法的有效性问题是一直被关注的问题之一。不同于文献的讨论分析，本工作用数值模拟测量阻抗过程，分析得到同轴线结构中内导体的设计参数(包括内导体的半径和双内导体的距离)对测量结果的影响。数值模拟结果表明，内导体的设计参数在一定程度上影响测量结果的准确性，但阻抗的频谱特性是真实的。